Ob Indonesien, Italien oder Kalifornien 24.11.2000, 17:27 Uhr

Vulkan im Keller

Unter vielen Regionen der Welt schlummern Vulkane, deren Ausbruch bisher keiner voraussehen kann. Münchner Wissenschaftler erforschen den Ernstfall jetzt in einem Labor im Keller.

Ein Ofen, ein dickwandiges Stahlrohr mit Gaszufuhr, nach oben abgeschlossen durch dünne Metall-Membranen, und darüber eine Tonne aus Metall mit Bullaugen: Im Keller des Instituts für Mineralogie, Petrologie und Geochemie der Universität München steht ein Labor-Vulkan. Der Vulkanologe Donald Bruce Dingwell gibt eine erstarrte Lava-Probe in das Stahlrohr, schaltet Ofen und Gaszufuhr ein. Die Temperatur steigt auf 1000 0C, nach und nach verflüssigt sich die Lava. Argon strömt in die „Magmenkammer“ und lässt den Druck bis auf 500 bar steigen – dann birst die dünne, sternförmig eingeritzte Kupfer-Membran. Lavatropfen, Gesteinsbröckchen und Asche schießen in einer Gaswolke nach oben in die Tonne.
Der erste derartige Ausbruch fand 1996 an der Universität Bayreuth statt. Seit Februar dieses Jahres steht der – weltweit einzige – Laborvulkan in München. Die Vulkanausbrüche im Labor sind Teil eines großen Vorhabens: Dingwell will Vulkane berechenbar machen und das Handwerkszeug schaffen, mit dessen Hilfe Vulkanologen Zeitpunkt und Verlauf von Ausbrüchen vorhersagen können. „Ohne eine solche Anlage können wir erst nach einem Ausbruch die Gesteine untersuchen“, erklärt er. „Wir wollen aber den Pfad des Magmas rekonstruieren, jede Zustandsänderung von der Entstehung im Erdinneren bis zum Erstarren nach dem Ausbruch.“
Das ist ein anspruchsvolles Ziel angesichts der Tatsache, dass nicht einmal bei ein und demselben Vulkan Ausbrüche genau gleich verlaufen: Mal fliegen Aschewolken aus einem Schlot, dann wieder Gesteinsbrocken in Fußballgröße, mal schießt die Lava dünnflüssig wie Wasser den Hang hinunter, mal kriecht sie zäh wie Brei.
Viele Parameter beeinflussen den Verlauf der Eruptionen. So ist von Bedeutung, in welcher Tiefe und bei welchem Druck das Magma entsteht, wie schnell es an die Oberfläche gelangt, aus welchen Elementen es sich zusammensetzt, ob es viel Gas enthält oder viele Kristalle. Alle diese Parameter versuchen die Münchner im Labor zu variieren.
Sie „kochen“ beispielsweise Magma selbst. Dazu verwenden sie Siliziumdioxid und mischen es mit Oxiden von Aluminium, Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Mangan und Eisen. Aus diesen Bestandteilen lassen sich 99 % der Gesteine herstellen – vorausgesetzt, man hat einen Ofen, der die Mixtur auf 1650 0C erhitzt. Anhand solcher synthetischen Mischungen können die Vulkanforscher beispielsweise untersuchen, welche Faktoren die Lavaviskosität beeinflussen, von der ja eventuell abhängt, ob oder wie schnell die Lava nach einem Ausbruch bewohntes Gebiet erreicht. „Entscheidend ist der Gehalt an Siliziumdioxid“, weiß Dingwell. Denn Quarz (SiO2), eins der häufigsten Minerale der Erdkruste, ist als Schmelze selbst viel viskoser als alle anderen Oxide.
Derartige Zusammenhänge ermitteln die Lava-Experten zunächst mit ihren selbst gekochten Mischungen, um sie dann anhand von Gesteinsproben von Vulkanen aus aller Welt zu überprüfen. Ihre Daten liefern die Münchener Vulkanologen unter anderem an die Universität von Pisa in Italien. Dort entstehen Computersimulationen von Eruptionen, die den Grundstein legen für zukünftige Prognosen. In die empirischen Modelle fließen alle verfügbaren Daten über die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Gesteinsschmelzen ein.
Die Experimente in München verschlingen viel Geld und Material. Aber, so Dingwell, „das sind Peanuts verglichen mit den Schäden, die Vulkanausbrüche anrichten können.“ So denkt unter anderem auch der italienische Zivilschutz, der gerade ein Paket mit Proben vom Vesuv zur Analyse nach München geschickt hat.
Das größte Interesse an zuverlässigen Vorhersagen dürfte Indonesien haben. Rund 100 aktive Vulkane brodeln in dem Inselstaat, der auf dem „pazifischen Feuerring“ liegt. Diese Vulkankette zieht sich von den Cascade Mountains im Grenzgebiet der USA und Dingwells Heimatland Kanada über die Aleuten, Kamtschatka, die Kurilen und Japan durch die Südsee bis nach Neuseeland hin. Indonesien leistet sich ein „Vulkanisches Landesamt“ mit 400 Mitarbeitern, die Erforschung des heißen Untergrundes finanzieren auch Organisationen aus Japan, den USA und Europa, einschließlich der Deutschen Forschungsgesellschaft. Dahinter stecken nicht zuletzt wirtschaftliche Interessen. Schließlich wollen global agierende Unternehmen nicht, dass ihre Investitionen unter glühender Lava begraben werden. RENATE ELL

Von Renate Ell
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